聊一聊被忽略的鈉離子電池

　　早在20世紀(jì)80年代，鈉離子電池和鋰離子電池就已經(jīng)被研究，隨著鋰離子電池的成功商業(yè)化，鈉離子電池的研究逐漸放緩。目前，鋰離子電池可謂“風(fēng)頭正勁”，但隨著電動(dòng)汽車(chē)、智能電網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，鋰離子電池的大規(guī)模發(fā)展會(huì)受到鋰資源短缺的瓶頸制約。

　　鈉離子電池的工作原理與鋰離子相似，充電時(shí)，Na+從正極材料中脫出，經(jīng)過(guò)電解液嵌入負(fù)極材料，同時(shí)電子通過(guò)外電路轉(zhuǎn)移到負(fù)極，保持電荷平衡;放電時(shí)則相反。與鋰離子電池相比，鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)就是資源豐富——鈉資源約占地殼元素儲(chǔ)量的2.64%，而且價(jià)格低廉，分布廣泛。然而，鈉離子電池技術(shù)門(mén)檻比鋰電等技術(shù)要高，其核心材料、組裝工藝等，并非技術(shù)的簡(jiǎn)單移植就能實(shí)現(xiàn)，因此，進(jìn)行深入研究的企業(yè)和機(jī)構(gòu)比較少，鈉離子電池也沒(méi)有大規(guī)模推廣開(kāi)來(lái)。此外，鈉離子電池在性能方面還有一些不足，比如在體積比能量、比功率方面，未來(lái)還有繼續(xù)提升的空間。

　　鈉離子電池的研發(fā)，近幾年也陸續(xù)取得不錯(cuò)的成績(jī)。2015年底，法國(guó)一支研究團(tuán)隊(duì)在可充電電池材料上取得了一項(xiàng)重大進(jìn)步，首次開(kāi)發(fā)出了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的18650規(guī)格的鈉離子電池。2015年，中國(guó)科學(xué)院物理研究所博士生李云明、研究員胡勇勝等在鈉離子電池碳基負(fù)極材料上取得了突破，采用成本更加低廉的無(wú)煙煤作為前驅(qū)體，通過(guò)簡(jiǎn)單的粉碎和一步碳化得到了一種具有優(yōu)異儲(chǔ)鈉性能的碳負(fù)極材料。

　　據(jù)了解，鈉離子電池穩(wěn)定性強(qiáng)，安全性高，使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣泛，原材料易獲得，廢品回收工藝簡(jiǎn)單且無(wú)污染。低成本鈉離子電池的開(kāi)發(fā)成功有望應(yīng)用于低速電動(dòng)車(chē)，實(shí)現(xiàn)低速電動(dòng)車(chē)的無(wú)鉛化。在國(guó)外，鈉離子電池主要應(yīng)用于對(duì)安全性要求較高的領(lǐng)域，比如公交系統(tǒng)、通訊基站、家庭儲(chǔ)能和電網(wǎng)儲(chǔ)能等。

　　隨著電池產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)、企業(yè)不斷研發(fā)新技術(shù)，欲在產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前占領(lǐng)制高點(diǎn)。

　　據(jù)海外媒體報(bào)道，豐田新開(kāi)發(fā)的鈉離子技術(shù)可有效提升電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程——最大可達(dá)到驚人的1000公里(620英里)，而且價(jià)位更低。豐田新電池是使用了鈉基化合物作為正極的鈉離子電池，電池產(chǎn)生的電壓高出鋰離子電池30%。豐田為在2020年前后投入實(shí)際應(yīng)用，正加快推進(jìn)研究。據(jù)相關(guān)報(bào)告稱(chēng)，該電池一旦商業(yè)化，價(jià)格會(huì)比傳統(tǒng)鋰電池更低。

　　比克電池也曾透露，其對(duì)鈉離子電池的研發(fā)已經(jīng)進(jìn)入中試階段，針對(duì)鈉離子電池能量密度偏低的問(wèn)題不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，以降低人們的用車(chē)成本。

　　2017年1月18日，超威集團(tuán)與美國(guó)通用電氣公司(General Electric Company，簡(jiǎn)稱(chēng)“GE”)在浙江長(zhǎng)興舉行Durathon鈉鹽電池合資合作項(xiàng)目簽約儀式。雙方結(jié)合各自的產(chǎn)業(yè)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)，共同創(chuàng)建合資公司，拓展鈉鹽電池的應(yīng)用領(lǐng)域，邁出搶灘國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能市場(chǎng)的關(guān)鍵性一步。經(jīng)過(guò)多年研發(fā)，Durathon鈉鹽電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，它具有產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定、安全性高(不會(huì)燃燒或爆炸)、能量密度大、使用壽命長(zhǎng)的特性。目前，GE已經(jīng)在全球25個(gè)國(guó)家，建成了太陽(yáng)能、風(fēng)電組合、峰值管理、通訊基站等儲(chǔ)能項(xiàng)目。

　　在動(dòng)力電池市場(chǎng)，不同的技術(shù)路線在同時(shí)發(fā)展，不同技術(shù)路線的電池都有屬于自己特定的細(xì)分市場(chǎng)，鈉離子電池未來(lái)在公交系統(tǒng)和低速電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域或會(huì)得到一定的應(yīng)用。當(dāng)前，能源領(lǐng)域正處于一場(chǎng)巨大的變革中，尤其隨著我國(guó)電力體制改革不斷深化，能源互聯(lián)網(wǎng)興起以及電力供需矛盾增加、棄風(fēng)棄光問(wèn)題凸顯等，儲(chǔ)能在未來(lái)電力系統(tǒng)中將扮演不可或缺的角色。鈉離子電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的可再生能源消納、分布式儲(chǔ)能電站、削峰填谷等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值受到越來(lái)越多的重視，隨著鈉離子電池研發(fā)技術(shù)的進(jìn)步以及工序成本的降低，其未來(lái)市場(chǎng)值得期待。